колебательный контур

[555nm]

Всем привет, я понимаю, что мой вопрос стыдпозор, но все же.
Имеется конденсатор, его зарядили. На обкладках плюс ку и минус ку. Между обкладками электрическое поле. Конденсатор замыкают на катушку, заряды с обкладок побежали навстречу друг к другу. Почему бы им при встрече не реконфигурировать??? Почему колебания в идеальном контуре существуют вечно???
Насчет катушки и правила ленца. Отрицательный заряд подразумевает под собой электрон??? Вокруг него, если он движется, существует магнитное поле, его поток индуц-рует в катушке ток противоположного направления. А плюс ку это дырка??? Вокруг нее есть поле??? Может кто-нибудь объяснить, как происходят все эти превращения, почему никто при встрече не реконфигурирует и кто здесь плюс ку???

[DimaM]

Что такое "реконфигурирует"?

[rustot]

явление самоиндукции - это аналог инерции. конденсатор разрядился, более силы к зарядам не прикладывает, но к этому моменту в катушке существует большой ток, который продолжается по этой самой инерции и теперь нужно приложить противонаправленную силу чтобы его уменьшить и совсем прекратить. этот ток начинает заряжать конденсатор в обратную сторону а тот по пере зарядки как раз прикладывает к зарядам эту самую противосилу, уменьшая и в конце концов прекращая ток

отрицательный заряд это когда на триллион положительных протонов в проводнике находится триллион электронов плюс еще один. а положительный - когда электронов триллион без одного. инерция самоиндукции это не механическая инерция связанная с массой электрона, поэтому неважно что именно там двигается и с какой скоростью. ускорение зарядов (рост или уменьшение тока) приводит к появлению вихревого электрического поля, препятствующего этому ускорению, то есть их разогнать становится труднее, но и остановить тоже труднее.

[555nm]

Похоже у меня совсем неправильное представление всей картины. Всегда думал, что в проводнике может что-либо двигаться только под действием поля. Получается оно лишь разгоняет. Насчет вихревого поля, как его представить? По максвеллу источник E-заряд. Вихревое поле должно быть замкнуто. Вроде бы оно совершает работу, но в то же время разности потенциалов нигде нет).в чем фишка?

[DimaM]

555nm в сообщении #814200 писал(а):

По максвеллу источник E-заряд.

Не только заряд. Переменное магнитное поле тоже создает электрическое.

555nm в сообщении #814200 писал(а):

Вихревое поле должно быть замкнуто. Вроде бы оно совершает работу, но в то же время разности потенциалов нигде нет).в чем фишка?

Фишка в том, что потенциалов действительно нет. Это говорит о том, что вихревое поле невозможно создать никакой статической конфигурацией зарядов.

[Munin]

555nm в сообщении #814200 писал(а):

Всегда думал, что в проводнике может что-либо двигаться только под действием поля. Получается оно лишь разгоняет.

Не совсем. Есть и движение под действием поля, и разгон под действием поля. Первое связано с омическим сопротивлением ("активным", на жаргоне электрических цепей), а второе - с индуктивностью (являющейся "реактивным" сопротивлением). В общем случае, в дифференциальном уравнении участвуют и то и другое, но омическое сопротивление влияет на ток, а индуктивность - на его производную. Если вспомнить, что ток - производная по времени от заряда, то можно построить аналогию с механикой:
- омическое сопротивление - вязкое трение;
- индуктивность - инерция.

555nm в сообщении #814200 писал(а):

Вихревое поле должно быть замкнуто. Вроде бы оно совершает работу, но в то же время разности потенциалов нигде нет).в чем фишка?

Фишка в том, что вихревое поле должен кто-то подпитывать, и пока он это делает - он подгоняет и ту работу, которую совершает это вихревое поле.

[555nm]

Всем большое спасибо за ответы. Остался последний вопрос:заряженные частицы, которые в самом начале были на обкладках конденсатора, они ведь уходят со своего конденсатора только потому, что по своей природе всегда хотят притягиваться. По кулону, в тот момент,когда они близко, они очень сильно притягиваются. Почему бы им в районе катушки просто не "схлопнуться".Им каким-то образом мешают магнитные поля и правило ленца???

-- 14.01.2014, 14:40 --

Всем большое спасибо за ответы. Остался последний вопрос:заряженные частицы, которые в самом начале были на обкладках конденсатора, они ведь уходят со своего конденсатора только потому, что по своей природе всегда хотят притягиваться. По кулону, в тот момент,когда они близко, они очень сильно притягиваются. Почему бы им в районе катушки просто не "схлопнуться".Им каким-то образом мешают магнитные поля и правило ленца???

[rustot]

где-то электронов повышенная концентрация, где то пониженная, они перетекут из одной области в другую. почему они должны "схлопываться" во что-то?

почему они не остановятся когда концентрация сравняется и все на этом не закончится? ну вот представьте в ванне воды у одного края побольше, у другого поменьше, если ее отпустить почему она не выровняется и остановится, а выровняется, продолжит движение и создаст обратную ситуацию, там где уровень был меньше среднего станет больше среднего и наоборот. так и продолжит качаться туда-обратно? потому-что в тот момент когда уровни сравняются, у воды будет горизонтальная скорость и она продолжит движение по инерции.

или на языке энергий потенциальная энергия разности уровней воды перейдет в кинетическую энергию движения которая потом опять в потенциальную энергию разности уровней. а в колебательном контуре энергия электрического поля в энергию магнитного и обратно.

[555nm]

С ванной полностью согласен. Но без катушки ведь нет этих колебаний. Если ее нет, то мы прикладываем кабель к выводам конденсатора и заряд просто уравнивается, как я понимаю, за счет кулоновских сил. Когда есть катушка, заряды пробегают друг через друга, словно кулоновских сил вообще нет.

[Munin]

555nm в сообщении #814310 писал(а):

Но без катушки ведь нет этих колебаний.

На самом деле, есть. Любой кусок провода обладает индуктивностью, просто небольшой. В результате, частота колебаний получается очень высокая, и сами эти колебания могут быть замечены только точными инструментами в аккуратной постановке эксперимента.

[555nm]

Так или иначе. Существуют кулоновские силы, если не ошибаюсь, для двигающихся зарядов в знаменателе оказывается нечто меньшее, чем р квадрат. При пробегании друг через друга, сила действует, значит наверное и работа совершается.когда вместо катушки провод все хорошо, процесс ясен. Можно зарядить конденсатор, кабелем соединить обкладки, заряды просто уравняются и все. Когда есть катушка, заряды грубо говоря меняются местами. Они ведь бегут друг через друга, кулон должен создавать силу и совершать работу, но ничего подобного нет, словно эти заряды не доходят друг до друга. Что делаеь правило ленца и магнитное поле такого, что кулоновмкие силы куда-то пропадают???

[Munin]

555nm в сообщении #814702 писал(а):

Существуют кулоновские силы, если не ошибаюсь, для двигающихся зарядов в знаменателе оказывается нечто меньшее, чем р квадрат.

Ошибаетесь. Всё сложнее. Вот, например, точное решение (Ландау, Лифшиц "Теория поля", § 38):

$$\mathbf{E}=\dfrac{e\mathbf{R}}{R^3}\dfrac{1-v^2/c^2}{\Bigl(1-(v^2/c^2)\sin^2\theta\Bigr)^{3/2}}$$

$$\mathbf{B}=\dfrac{e[\mathbf{vR}]}{cR^3}\dfrac{1-v^2/c^2}{\Bigl(1-(v^2/c^2)\sin^2\theta\Bigr)^{3/2}}$$

555nm в сообщении #814702 писал(а):

когда вместо катушки провод все хорошо, процесс ясен.

Это вряд ли. Процесс там такой же, как в катушке, и даже ещё сложнее. Если вам неясен процесс в катушке, то тем более будет неясен процесс в проводе.

555nm в сообщении #814702 писал(а):

Когда есть катушка, заряды грубо говоря меняются местами. Они ведь бегут друг через друга

У вас, наверное, представления о том, что положительные и отрицательные заряды - это разные частицы. Так думали в 19 веке, когда говорили про "стеклянное и смоляное электричество". Потом оказалось, что все заряды - это одни и те же электроны, просто их бывает либо в избытке (отрицательный заряд), либо в недостатке (положительный заряд).

Поэтому заряды не "бегут друг через друга". Они все бегут в одну сторону. Их можно сравнить с водой, текущей по каналу из бассейна с высоким уровнем воды в бассейн с низким уровнем воды.

555nm в сообщении #814702 писал(а):

Что делаеь правило ленца и магнитное поле такого, что кулоновмкие силы куда-то пропадают???

Кулоновские силы никуда не пропадают. Просто к ним добавляются магнитные силы. Они создают дополнительную инерцию у движущихся зарядов, и заряды "с разбегу" пробегают дальше, чем точка равновесия.

Представьте себе маятник. Он отклонён, и стремится вниз. Но когда он достигает нижней точки, он уже разогнался, и не может остановиться, потому что имеет инерцию. Поэтому он проскакивает нижнюю точку, и отклоняется дальше, в противоположную сторону.

Катушка индуктивности создаёт аналогичную инерцию у движущихся зарядов, не позволяя им легко остановиться. У провода индуктивность и инерция тоже есть, но меньше.

[555nm]

это то, что надо. спасибо огромное. смотрите, будет ли следующее представление про конденсатор и катушку правильным: конденсатор-нечто, способное поддерживать уровень с одной стороны выше, чем с другой стороны. катушка-что-то вроде гребного колеса старого парохода, которое может раскручиваться этой водой. заряженный конденсатор-состояние системы, при котором на одном береге воды больше чем на другом. заряженная катушка-раскрученное гребное колесо парохода, которое своим вращением может "пинать" воду в какую-нибудь сторону, причем энергия сохраняется, сколько поток потратил на раскрутку колеса, столько колесо потратит на то, чтобы "пинать" потом этот поток. уровень всегда хочет уравняться. но для того, чтобы ему уравняться-надо пробежать через гребное колесо, которое в любом случае раскрутиться и будет "пинать". я все правильно понял?

[rustot]

каждый проходит через эти "водяные аналогии", мол резистор узкая труба, конденсатор резиновая мембрана поперек трубы, катушка большая масса воды, разность потенциалов перепад высот, ток скорость и тому подобное

но как всякие аналогии их нельзя воспринимать как полную адекватную замену, лишь как иллюстрацию некоторых отдельных аспектов.

инерция заряда в индуктивности имеет принципиальное отличие от инерции толкаемых шаров или воды. когда вы толкаете шар, он "упирается", прикладывает обратно к вам равную силу противодействия. а когда толкаете заряд то чудесным образом не только он прикладывает эту силу не только к вам но и к куче зарядов вокруг, в том числе и в соседних проводах, аналога в механике такому явлению нет. поэтому когда вы толкаете 100 зарядов вместо 1, инерция возрастает не в 100 раз а гораздо сильнее, каждый из зарядов сопротивляется не только за себя но и за всех соседей. мотая катушку вы и добиваетесь чтобы рядом было как можно больше ускоряющихся зарядов

[555nm]

я полностью согласен. на первое время удобно использовать некоторые аналогии, далее замечать эффекты, не имеющие аналогов. возможно самое последнее, что меня интересует по этому вопросу-правило ленца. когда вода достигает гребных лопастей, она немного замедляется .она ведь не может пройти сквозь лопасти, вообще никак не изменить свою энергию. получается ток при входе в катушку не может просто так не изменится. появляется эффект индукционного тока, который немного притормаживает наш ток, подобно гребному винту, притормаживающему жидкость. имеет ли место быть подобная аналогия? кстати и конденсатор. уровни не могут мгновенно сменится, необходимо какое-то время?